小高層建筑直連供暖新技術(shù)

一、暖、低區(qū)設(shè)置問(wèn)題20世紀(jì)20年代，小高層建筑快速發(fā)展，配套的供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備技術(shù)也得到了發(fā)展。在低建筑群中,突然出現(xiàn)一座高層建筑,所采用的供暖方法是為高層建筑設(shè)一臺(tái)專(zhuān)用鍋爐,也可以設(shè)熱交換器與低區(qū)系統(tǒng)隔絕。利用原有低區(qū)的低溫水系統(tǒng)直連供暖是一種較為經(jīng)濟(jì)的辦法,但是隨之而來(lái)也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,高、低層建筑直連后,運(yùn)行的過(guò)程中,壓力低了高樓上不去水,壓力高了低樓散熱器超壓。針對(duì)這些問(wèn)題,人們?cè)噲D用減壓閥方法,但是都因減壓閥減得了動(dòng)壓減不了靜壓而失敗告終。目前有許多方案在應(yīng)用之中,如在熱源處(鍋爐房)專(zhuān)門(mén)設(shè)置換熱器或鍋爐的辦法,可以使建筑內(nèi)高區(qū)原有建筑的低區(qū)在水力系統(tǒng)上徹底分開(kāi),使高、低區(qū)壓力互不影響。單獨(dú)為高區(qū)設(shè)置表面式換熱器的辦法,僅在有蒸汽或高溫水熱源時(shí)能確實(shí)滿(mǎn)足供水水溫的要求,還需要在室外增加相應(yīng)的高區(qū)系統(tǒng)輸送管線(xiàn)。而單獨(dú)的高區(qū)設(shè)置鍋爐辦法,是在原有多層建筑群中建設(shè)單幢高層建筑,造價(jià)較高,難度大。大量的事實(shí)證明,電磁閥類(lèi)關(guān)斷也好,機(jī)械類(lèi)關(guān)斷也好,都存在關(guān)閉延遲和重復(fù)動(dòng)作的高可靠性問(wèn)題。二、帶減壓裝置的立管配置過(guò)程和優(yōu)點(diǎn)(一)從“流”到“水”的循環(huán)回路立管下流水減壓循環(huán)裝置屬非標(biāo)管路流體技術(shù)裝置,一套裝置由四個(gè)部件組成,包括靜壓切斷裝置、氣水分離裝置、氣水循環(huán)裝置、壓力限定裝置。該裝置的工作過(guò)程是:供暖系統(tǒng)高區(qū)的水在進(jìn)入立管下流水靜壓切斷裝置后,借助策略和導(dǎo)流裝置引發(fā)的離心慣性力作用,沿下流過(guò)程旋轉(zhuǎn)漸減弱至穩(wěn)定,直至變?yōu)闈M(mǎn)管的狀態(tài)。下流到氣水循環(huán)裝置內(nèi)的工作水流,因斷面的突然擴(kuò)大而流速驟減,這就使工作水流中的空氣隨即得以浮升到氣水循環(huán)裝置的環(huán)流狀空間。在立管空間內(nèi)的氣體由集氣管與集氣管中的水一起上升到氣水分離裝置進(jìn)行分離水分,這樣就形成了循環(huán)回路。在此循環(huán)中,原溶解攜帶于系統(tǒng)工作水流中的氣體也會(huì)被收集封閉于立管氣芯之中,成為立管中氣芯的一人動(dòng)態(tài)組成部分。若循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)偶然的壓力變化,超過(guò)U型水封管工作壓力,其出口可排水卸壓或吸入空氣,否則水封管將保持封閉狀態(tài)。為了系統(tǒng)持續(xù)工作,避免因系統(tǒng)工作水流攜帶氣體導(dǎo)致的氣塞現(xiàn)象困擾正常供暖工作的情況發(fā)生,可以將部分溶含攜帶于水流中的氣體參與自氣水循環(huán)裝置、氣水分離器,再?gòu)?fù)回立管的氣水循環(huán)裝置之中,這便是循環(huán)裝置的立管布置整個(gè)的工作過(guò)程。(二)減壓裝置的優(yōu)點(diǎn)1、不需要高區(qū)域的單獨(dú)源。高壓和低壓區(qū)可以共享熱量，動(dòng)力源系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化，提高運(yùn)行的安全性2、通過(guò)關(guān)閉系統(tǒng)和宇宙，實(shí)現(xiàn)了封閉和假設(shè)保無(wú)氣體混入工作水流,裝置不會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)的“氣塞”及“氧腐蝕”等問(wèn)題,同時(shí)也減小了系統(tǒng)維護(hù)工作量;3、高回水立管的最高點(diǎn)為高區(qū)的定壓點(diǎn),這就說(shuō)明了高區(qū)可用普通鑄鐵散熱器,對(duì)原有低區(qū)系統(tǒng)壓力無(wú)影響,原有的老舊設(shè)備均可使用。三、采用“負(fù)壓”的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高、低樓直連供暖該技術(shù)的關(guān)鍵在于“減壓”,其總體思路是要獨(dú)辟蹊徑,避開(kāi)習(xí)慣上的“減壓”思維方式。簡(jiǎn)而言之,是要設(shè)計(jì)一個(gè)“斷流器”,再利用高壓流體余壓,人為促進(jìn)膜流生成,造成水流高速旋轉(zhuǎn),從而順利達(dá)到減壓目的。此外,可以根據(jù)能量方程式,消除氣體進(jìn)入系統(tǒng),再設(shè)計(jì)一個(gè)“阻旋器”,用來(lái)阻止水流旋轉(zhuǎn)并分離空氣。通過(guò)有壓流——無(wú)壓流——有壓流這樣逆變的過(guò)程,可以使高壓流體平衡地“過(guò)渡”到低壓流體,根據(jù)這一原理便可以實(shí)現(xiàn)高樓與低樓直連供暖。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí),小高層建筑與低區(qū)網(wǎng)直接的回水管上有斷流器和阻旋器“減壓”,確保了運(yùn)行時(shí)高層建筑與低區(qū)網(wǎng)的隔絕。當(dāng)運(yùn)行停止時(shí),系統(tǒng)水位就會(huì)一直維持在低區(qū)網(wǎng)水靜壓線(xiàn)上,原低區(qū)網(wǎng)定壓大小也不變。在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),高、低區(qū)直連的供水管上有加壓泵前的止回閥,可以保證供水管的水不能經(jīng)泵倒流回低區(qū)。在原有低區(qū)供暖熱網(wǎng)定壓大小不變,運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)不變的情況下,在高樓引入口增設(shè)一個(gè)微型增壓泵,可送至高層以建筑的散熱器放熱后,促進(jìn)其膜流形成,最后高壓加水進(jìn)入斷流器,進(jìn)行斷流減壓。這種減壓方式被大量的試驗(yàn)和實(shí)際工程證明是安全、有效、可靠的,并且視網(wǎng)上壓力變化情形自動(dòng)調(diào)節(jié)流量、超壓告警、自關(guān)斷,促使一個(gè)高、低樓直接連供暖系統(tǒng)就形成了。從目前的整體技術(shù)發(fā)展水平看,試圖用電磁閥或帶有自關(guān)斷功能的減壓閥類(lèi)進(jìn)行減壓的方法來(lái)改變材料及材質(zhì)已經(jīng)存在一些困難。此技術(shù)為“減壓”設(shè)計(jì)的斷流器和阻旋器,并為采用彈簧或電動(dòng)部件去實(shí)現(xiàn)“關(guān)斷”。因此,要改變傳統(tǒng),敢于打破習(xí)慣思維方式,根據(jù)部件的原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。四、分散式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行分區(qū)分片固定,不符合回地區(qū)分根據(jù)供暖和空調(diào)水系統(tǒng)的循環(huán)特征可知,在低區(qū)循環(huán)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),低區(qū)管網(wǎng)都有確定的動(dòng)態(tài)水壓線(xiàn)。而這一循環(huán)系統(tǒng)又是將雙水箱系統(tǒng)的水箱去掉,在立管上安裝減壓裝置得到的。由流體力學(xué)知識(shí)可知,在下流水立管中靜壓力的沿管傳遞的條件是管內(nèi)的水流連續(xù)充滿(mǎn)。由流體力學(xué)關(guān)于靜壓強(qiáng)和的測(cè)壓管水頭線(xiàn)的關(guān)系可知立管內(nèi)水壓線(xiàn)水頭高度以下是充滿(mǎn)水的,要想實(shí)現(xiàn)流態(tài)的轉(zhuǎn)變,也就是實(shí)現(xiàn)了壓力傳遞效果的改變。在高區(qū)系統(tǒng)通過(guò)安裝在總回水立管上的減壓循環(huán)裝置切斷靜壓力后直接連接到低區(qū)的回水管上,能實(shí)現(xiàn)高低區(qū)供暖系統(tǒng)的直接連接。此外,配置要確保立管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定的氣體補(bǔ)償裝置就可以實(shí)現(xiàn)立管下流水靜壓力的切斷和壓力波動(dòng)的消除。立管結(jié)構(gòu)的方案實(shí)質(zhì)是:首先,方案要包括與立管的膜流狀態(tài)形成部分相通的、用以維持穩(wěn)定膜流狀態(tài)的氣體補(bǔ)償裝置。方案應(yīng)強(qiáng)化立管形成膜流條件,避免氣體混入立管出口以后的工作水流,保證立管內(nèi)氣芯動(dòng)態(tài)有條件封閉,防治空氣危害的影響。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用,并與系統(tǒng)同壽命。在建筑高區(qū)的供暖系統(tǒng)應(yīng)采用水泵加壓供給高區(qū)供暖系統(tǒng)經(jīng)過(guò)高區(qū)供暖系統(tǒng)散熱后,在總回水產(chǎn)管上安裝,最終消除加壓泵增加的靜水壓力,再直接的接入低區(qū)的回水管網(wǎng)上。這個(gè)過(guò)程使高區(qū)、低區(qū)的壓力完全互不影響,實(shí)現(xiàn)了高低區(qū)供暖系統(tǒng)的直接連接。其次,在立管內(nèi)可以加裝一個(gè)為水流提供流動(dòng)邊界條件的導(dǎo)流部件,所述導(dǎo)流部件與立管內(nèi)管壁之間形成一軸向通道,用來(lái)引導(dǎo)有壓流